人教版必修三10.5 带电粒子在电场中的运动 课件（23张PPT）

(共23张PPT)
10.5 带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子的加速
-q
U
m
-
+
带电粒子的加速
d
电场中的带电粒子一般可分为两类：
1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）
2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明或暗示外,一般都考虑重力。
一、带电粒子的加速
例1，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带负电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）
-q
U
m
-
+
带电粒子的加速
d
一、带电粒子的加速
+q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
　　思路2：功能关系
　　思路1：动力学
思考：如果不是匀强电场，该用何种方法求解？为什么？
由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，故第二种方法仍适用！
F
E
A
B
知识总结：
例2：
北京的正负电子对撞机整体的外观像一个羽毛球拍，球拍的直柄部分是一个长200多米的直线加速器，可以将电子加速获得2.5×109ev的能量。如果是直接用电压给电子加速，那么需要加多大的电压呢？
U
A
B
U
A
B
多级加速二、知识讲解——带电粒子在电场中加速
例3：如图 10.5-1 甲，某装置中，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和另一个极相连。
　　交变电源两极间的电势差的变化规律如图 10.5-1 乙所示。在 t＝0 时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属板（序号为 0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中央由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒 1 。
　　为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个缝隙中都能恰好使静电力方向跟运动方向相同不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为 m、电子的电荷量为 e、电压的绝对值为 u，周期为 T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量的关系？第 n 个金属圆筒的长度应该是多少？
三、带电粒子在电场中的偏转
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
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φ
v
v0
vy
y
+
_
U1
U2
v0
L
-q
m
d
三、带电粒子在电场中的偏转
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-
-
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φ
v
v0
vy
y
+
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U1
U2
v0
L
-q
m
例4：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转。它们是否会分为三股？请说明理由。
d
三、带电粒子在电场中的偏转
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
φ
v
v0
vy
y
+
_
U1
U2
v0
L
-q
m
d
屏
Y
L1
（1）示波器：用于观察电信号随时间变化情况的仪器；
（2）示波管：示波器的核心部件，由电子枪、偏转电极和荧光屏三部分组成；
（3）原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。
四、示波器
产生高速飞行的电子束
使电子沿Y方向偏移
使电子沿x方向偏移
Y
Y`
X
X`
u1
Y
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Y
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t
U
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0
t
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T1
T1
课堂小结：
一、利用电场使带电粒子加速
二、利用电场使带电粒子偏转
从动力学和运动学角度分析
从做功和能量的角度分析
类似平抛运动的分析方法
粒子在与电场垂直的方向上做
匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上做
初速度为零的匀加速运动　
例题：如图，一电子的直流为m，电荷量为e，由静止出发，通过电压为U1的加速电场后，沿平行板中央轴线进入电压为U2的匀强电场，平行板长为L，电子恰能从下板边缘飞出电场。求：
1、电子离开电场时的速度大小？
2、电子在匀强电场中飞行的时间？
L
如图，质量为m＝5×10-8kg的带电微粒以V0＝2m/s的速度从水平放置的平行金属板的中央飞入板间，已知板长L＝10cm，板间的距离d＝2cm，当UAB＝103V时，带电微粒恰好沿直线穿过板间，则AB间所加的电压在什么范围之内,带电微粒能从电场中飞出？
A
B
V0
＋
－